CN108326837A - 离线编程装置和位置参数校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离线编程装置，当作为机器人的基准的坐标系被改变时，能够减少操作者花费于位置参数的校正的工时。该离线编程装置是用于离线生成机器人的动作程序的离线编程装置，当作为机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，使得改变前后的位置参数的绝对位置相等。

Description

离线编程装置和位置参数校正方法
技术领域
本发明涉及一种离线生成机器人的动作程序的离线编程装置和位置参数校正方法。
背景技术
以往，在离线编程装置中，已知有参照预先设定的基准坐标系编辑程序的技术(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-251378号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在实际中，存在希望将其他基准坐标系作为基准对以某个基准坐标系为基准而编辑的程序进行操作的情况。
例如，在离线编程装置上研究机器人系统的阶段中，当采用的机器人中存在无法到达的点或者想要缩短周期时，改变机器人的安装场所或机器人的机种。当机器人的动作程序和作为由用户定义的用户坐标系的基准的基准坐标系是固定于机器人的坐标系，即机器人坐标系时，基准坐标系的位置会随着上述机器人的安装场所的改变或机器人的机种的变更而改变。因此，需要根据基准坐标系的位置对动作程序所包含的示教点和用户坐标系那样的位置参数进行手动校正。
更具体而言，例如，假设机器人的机种由图6所示的机器人A更换为图6所示的机器人B。机器人A的基准坐标系的原点OA在世界坐标系(固定于地面的坐标系)中位于Z＝450mm的位置，机器人B的基准坐标系的原点OB在世界坐标系中位于Z＝525mm的位置。即使在机种变更时将机器人B设置为：机种变更前的机器人A的基准坐标系的原点OA在世界坐标系中的XY位置与机种变更后的机器人B的基准坐标系的原点OB在世界坐标系中的XY位置一致，机器人B的基准坐标系的原点OB在世界坐标系中的Z位置也位于机器人A的基准坐标系的原点OA在世界坐标系中的Z位置的上方的75mm处。因此，如果按照原样在机器人B中执行在机器人A中操作过的动作程序，则机器人将在偏移到预期位置上方75mm的位置进行动作。因此，需要手动校正动作程序内的示教点。
另外，在以机器人A的基准坐标系为基准对用户坐标系进行设定时，同样需要手动校正用户坐标系。
由于像这样的位置参数的校正作业花费的工时较多，因此给用户带来了较大的负担。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种离线编程装置和位置参数校正方法，在作为机器人的基准的坐标系被改变时，能够减少用户花费于位置参数的校正的工时。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供以下手段。
本发明的第一方面是一种离线编程装置，其用于离线生成机器人的动作程序，当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于所述改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，使得改变前后的所述位置参数的绝对位置相等。
根据上述结构，由于在作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于所述改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，从而使得改变前后的位置参数的绝对位置相等，因此能够减少用户花费于位置参数的校正作业的工时。
需要说明的是，位置参数表示的是与位置相关的参数，包括：机器人的动作程序中的示教点等的位置坐标数据、由用户定义的用户坐标系所包含的位置坐标数据等。
另外，绝对位置被定义为从固定于地面的坐标系，即世界坐标系观察的位置。
本发明的第二方面是一种离线编程装置，其用于离线生成机器人的动作程序，所述离线编程装置包括：矩阵计算部，当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，计算将改变前的坐标系变换为改变后的坐标系的变换矩阵；参数选择部，用于选择应用所述变换矩阵的位置参数；以及参数校正部，用于将所述变换矩阵应用于被选择的所述位置参数并进行校正。
根据上述结构，当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，通过矩阵计算部计算出将改变前的坐标系变换为改变后的坐标系的变换矩阵。并且，通过参数选择部选择应用变换矩阵的位置参数。然后，通过参数校正部将变换矩阵应用于被选择的位置参数中，并进行位置参数的校正。
通过这样，由于在作为机器人的基准的坐标系被改变的情况下，进行自动校正以使坐标系改变前后的位置参数的绝对位置相等，因此能够减少用户花费于位置参数的校正作业的工时。
在根据上述任一方面的离线编程装置中，也可以构成为：在变更所述机器人的机种时，作为所述机器人的基准的所述坐标系被改变。
在上述任一方面所涉及的离线编程装置中，可以为构成为：所述位置参数包含所述动作程序所参照的位置数据。
本发明的第三方面是一种位置参数校正方法，其是离线生成机器人的动作程序的离线编程装置中的位置参数校正方法，当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于所述改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，使得改变前后的所述位置参数的绝对位置相等。
本发明的第四方面是一种位置参数校正方法，其是离线生成机器人的动作程序的离线编程装置中的位置参数校正方法，包括：当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，计算将改变前的坐标系变换为改变后的坐标系的变换矩阵的步骤；对应用所述变换矩阵的位置参数进行选择的步骤；以及将所述变换矩阵应用于被选择的所述位置参数并进行校正的步骤。
发明的效果
根据本发明，实现了当作为机器人的基准的坐标系被改变时，能够减少用户花费于动作程序的校正作业的工时这样的效果。
附图说明
图1是表示根据本发明的第一实施方式的离线编程装置的主要结构的图。
图2是表示根据本发明的第二实施方式的离线编程装置的主要结构的图。
图3是表示根据本发明的第三实施方式的离线编程装置的主要结构的图。
图4是表示根据本发明的第四实施方式的离线编程装置的主要结构的图。
图5是表示图1记载的离线编程装置执行的处理的流程图。
图6是对分别设定于不同的机器人的基准坐标系进行说明的图。
具体实施方式
如图1至图4所示，在根据本发明的几个实施方式中，具有存储部11、矩阵计算部13以及参数校正部15。如图1和图3所示，在根据本发明的几个实施方式中，除了具有存储部11、矩阵计算部13以及参数校正部15，还具有参数选择部14。在图2所示的示例性实施例中，除了具有存储部11、矩阵计算部13以及参数校正部15，还具有机种变更部12。在图3所示的示例性实施例中，除了具有存储部11、矩阵计算部13以及参数校正部15，还具有参数选择部14。
下面，参照附图对根据本发明的第一实施方式的离线编程装置1进行详细说明。
本实施方式的离线编程装置1包括：相互经由总线连接的未图示的、CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)；ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)等的主存储装置；HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等的辅助存储装置；键盘、鼠标、触摸屏等的输入装置；显示器等的输出装置；以及与机器人控制装置等的外部设备进行各种数据交换的外部接口等。即，本实施方式的离线编程装置1具备计算机。在辅助存储装置中存储有各种程序，通过CPU将程序从辅助存储装置读取到RAM等的主存储装置中并执行程序，从而实现各种处理。
如图1所示，根据本实施方式的离线编程装置1具有作为由CPU执行的功能块的存储部11、机种变更部12、矩阵计算部13、参数选择部14以及参数校正部15。
机种变更部12与存储部11、矩阵计算部13连接。矩阵计算部13与存储部11、机种变更部12、参数选择部14以及参数校正部15连接。参数选择部14与存储部11、矩阵计算部13以及参数校正部15连接。参数校正部15与存储部11、矩阵计算部13以及参数选择部14连接。
存储部11由上述的主存储装置、辅助存储装置的一部分构成，并且被构成为存储有根据每个机器人的机种而设定的基准坐标系、由用户定义的用户坐标系以及机器人的动作程序(以下称之为机器人程序)等。需要说明的是，如图6所示，基准坐标系例如将作为机器人的第一轴的旋转轴的中心与包含作为机器人的第二轴的旋转轴的中心的水平面之间的交点设定为原点。
机种变更部12被构成为：在接收到来自用户的机种变更指令时，变更机器人的机种，该机器人用于执行存储于存储部11的机器人程序，并将机种已发生变更的事项通知给矩阵计算部13。
矩阵计算部13被构成为：在接收到来自机种变更部12的通知时，根据存储于存储部11的为机种变更前的机器人的机种设定的基准坐标系和由机种变更部12存储于存储部11中的为机种变更后的机器人的机种设定的基准坐标系，计算用于齐次变换的变换矩阵。并且，矩阵计算部13还被构成为将已计算出变换矩阵的事项通知给参数选择部14，并将计算出的变换矩阵发送至参数校正部15。
参数选择部14被构成为：在接收到来自矩阵计算部13的通知时，在显示器上显示存储于存储部11的机器人程序和用户坐标系的列表的一览表，让用户选择将矩阵计算部13所计算出的变换矩阵应用于哪个机器人程序或用户坐标系所包含的位置数据等的位置参数中。另外，参数选择部14还被构成为将用户选择的机器人程序和/或用户坐标系通知给参数校正部15。
参数校正部15被构成为：将矩阵计算部13所计算出的变换矩阵应用于在参数选择部14中选择的机器人程序的示教点和/或用户坐标系之类的位置参数中，并对位置参数进行校正，使得以机种变更前的机器人的基准坐标系为基准的位置参数变为以机种变更后的机器人的基准坐标系为基准的位置参数。即，被构成为对位置参数进行自动校正，从而使得机种变更前后的位置参数的绝对位置相等。并且，参数校正部15还被构成为将包含校正后的位置参数的机器人程序和/或用户坐标系存储于存储部11中。
接下来，参照图1和图5对在具有上述结构的离线编程装置1中执行的本实施方式的位置参数校正方法进行说明。下面，以机种从图6所示的机器人A变更为机器人B的情况为例进行说明。
首先，在机种变更部12中，根据用户输入的将机器人A变更为机器人B这样的机种变更指令，将主体从机器人A变更为机器人B，该主体用于执行存储于存储部11的机器人程序(图5中的步骤S1)。
需要说明的是，虽然来自用户的机种变更指令可以是任意形式的，但优选地，例如当用户在离线编程装置上按下“变更机器人机种”的按钮时，显示列举有机器人的机种的列表，当用户对变更后的机器人的机种进行了选择并按下“OK”按钮时，变更机器人的机种。
接着，在矩阵计算部13中，当从机种变更部12接收到机种已从机器人A变更为机器人B的通知时，判断存储于存储部11的机种变更前的机器人A的基准坐标系ΣA与存储于存储部11的机种变更后的机器人B的基准坐标系ΣB是否为不同的坐标系(图5中的步骤S2)。当确定基准坐标系ΣA与基准坐标系ΣB是相同的坐标系时，结束处理。
当判断基准坐标系ΣA与基准坐标系ΣB是不同的坐标系时，在矩阵计算部13中计算出从基准坐标系ΣB到基准坐标系ΣA的变换矩阵BTA(图5中的步骤S3)。在图6所示的例子中，变换矩阵BTA通过公式(1)表示。
在此，将基准坐标系ΣA相对于基准坐标系ΣB的旋转矩阵设为BRA，将基准坐标系ΣA相对于基准坐标系ΣB的位置矢量设为BPA。
接着，当接收到已计算出变换矩阵BTA的通知时，在参数选择部14中，由用户选择应用计算出的变换矩阵BTA的机器人程序和用户坐标系(图5中的步骤S4)。
如上所述，由用户明确地选择要应用变换矩阵BTA的机器人程序和用户坐标系，从而能够防止将变换矩阵BTA应用到不该应用变换矩阵BTA的位置参数中的情况。例如，由于变换矩阵BTA不该被应用于以机种变更前的机器人，即机器人A的基准坐标系为基准而无法决定的位置参数中，因此不选择包含这样的位置参数的机器人程序和用户坐标系。
需要说明的是，在让用户选择位置参数时，优选在显示器上显示机器人程序和用户坐标系的列表，并从它们中选择成为校正对象的机器人程序或用户坐标系。或者，也可以首先向用户询问是否对位置参数进行校正，在从用户那里得到进行校正的响应时，显示上述列表，在从用户得到不进行校正的响应时，结束处理。
接着，在参数校正部15中，通过将矩阵计算部13计算出的变换矩阵BTA应用于在参数选择部14中选择的机器人程序和用户坐标系所包含的位置参数中，从而进行位置参数的校正(图5中的步骤S5)。具体而言，如公式(2)所示，通过将变换矩阵BTA乘以在从基准坐标系ΣA观察到的矢量Ar所表示的点，从而得到在从基准坐标系ΣB观察到的矢量Br所表示的点。
如上所述，根据本实施方式，由于能够自动地变换用户所选择的机器人程序中包含的示教点和用户坐标系等的位置参数，因而能够减少用户花费于位置参数的校正的工时。
以上，参照附图对本发明的第1实施方式进行了详细地阐述，但本发明具体的结构并不局限于这些实施方式，还包括不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等。
在上述的第1实施方式中，列举了在机种变更时基准坐标系被改变的情况的例子，但并不局限于此。例如，也可以为如下结构：在不进行机种变更而仅变更同种类的机器人的安装位置的情况下，代替来自用户的机种变更指令，如图3所示的第3实施方式或图4所示的第4实施方式，矩阵计算部13直接接收来自用户的基准坐标系变更指令，并基于该基准坐标系变更指令对变换矩阵进行计算。在该情况下，基准坐标系变更指令可以包含变更前的基准坐标系与变更后的基准坐标系之间的相对的位置关系。
另外，在上述的第一实施方式中，虽然被设定为具有参数选择部14的结构，但在为了应用变换矩阵而预先决定包含位置参数的机器人程序和用户坐标系的情况下，即，在已知基于变更之前的基准坐标系生成的位置参数的情况下，如图2所示的第二实施方式和图4所示的第四实施方式，也可以是不具有参数选择部14的结构。在该情况下，也可以在参数校正部15中，对所有基于变更之前的基准坐标系生成的位置参数应用变换矩阵。
附图标记
1 离线编程装置
11 存储部
12 机种变更部
13 矩阵计算部
14 参数选择部
15 参数校正部

Claims (6)

1.一种离线编程装置，其用于离线生成机器人的动作程序，所述离线编程装置的特征在于，
当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于所述改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，使得改变前后的所述位置参数的绝对位置相等。
2.一种离线编程装置，其用于离线生成机器人的动作程序，所述离线编程装置的特征在于，包括：
矩阵计算部，当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，计算将改变前的坐标系变换为改变后的坐标系的变换矩阵；
参数选择部，用于选择应用所述变换矩阵的位置参数；以及
参数校正部，用于将所述变换矩阵应用于被选择的所述位置参数并进行校正。
3.根据权利要求1或2所述的离线编程装置，其特征在于，
在变更所述机器人的机种时，作为所述机器人的基准的所述坐标系被改变。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的离线编程装置，其特征在于，所述位置参数中包含所述动作程序所参照的位置数据。
5.一种位置参数校正方法，其是离线生成机器人的动作程序的离线编程装置中的位置参数校正方法，其特征在于，
当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，根据改变前的坐标系和改变后的坐标系，对基于所述改变前的坐标系生成的位置参数进行自动校正，使得改变前后的所述位置参数的绝对位置相等。
6.一种位置参数校正方法，其是离线生成机器人的动作程序的离线编程装置中的位置参数校正方法，其特征在于，包括：
当作为所述机器人的基准的坐标系被改变时，计算将改变前的坐标系变换为改变后的坐标系的变换矩阵的步骤；
对应用所述变换矩阵的位置参数进行选择的步骤；以及
将所述变换矩阵应用于被选择的所述位置参数并进行校正的步骤。
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